Гены и судьбы

Прежде всего изменять его свойства с помощью ионизирующих излучений. И, разумеется, использовать измененные свойства с определенными научными или практическими целями. Переоценить возможности нового открытия трудно. Так, например, с тех пор, как Г. Мёллер доложил V Международному генетическому конгрессу (1927 год) о получении им с помощью рентгеновского облучения мутаций у дрозофилы, прошло изрядно времени, значение этой работы от этого нисколько не уменьшилось. Ведь случайное обнаружение мутации в природе — дело чрезвычайно редкостное. Успех его во многом зависит от удачливости экспериментатора. А Мёллер дал науке уникальную возможность создавать наследственную изменчивость по желанию экспериментатора.

Теперь мы знаем, что получение мутантов возможно и под воздействием химических веществ, вирусов, с помощью ультрафиолетового излучения и некоторых других факторов. Но в данном случае речь, собственно, идет не о том, как и с помощью какого способа изменить природу гена. Важно другое — ее оказалось возможным изменить. Насколько это была трудная и многоплановая задача, можно судить хотя бы потому, что решение ее Г. Мёллером было отмечено Нобелевской премией.

Итак, ген и хромосома стали объектом экспериментального воздействия, что, в свою очередь, явилось мощнейшим орудием, высокоразрешающим приемом для изучения тонкой структуры гена. Продемонстрировать это можно на примере двух независимых пионерских работ крупнейших советских ученых, изучавших действие радиации на гены. Данные работы являются примером того, как новый методический прием может быть использован для научного анализа сложных явлений.

Вообще говоря, правильно поставленная задача может быть решена разными методами, в том числе и старыми. Для решения ее подбирается нужный метод. Но если нет хорошей цели или четкой задачи, то использование старых методов в экспериментах ничего нового не приносит, а только увеличивает количество ненужной информации. В таких случаях подметить что-то новое маловероятно. В отличие от этого применение новых методов даже без четко поставленной задачи все-таки дает некоторую новую информацию, особенно вначале.

В конце 20-х годов предполагалось, что ген является дискретной неделимой единицей, а следовательно, и мутация как бы «переводит» эту единицу из одного состояния в другое без каких-либо промежуточных вариантов. Такое представление на первых порах действительно оказалось плодотворным для изучения расположения генов в хромосомах (составление генетических карт).

Однако при анализе мутаций у плодовой мушки — дрозофилы — главного объекта изучения генетики в тот период — советскими генетиками во главе с А. С. Серебровским было обнаружено возникшее под влиянием радиации не полное дискретное изменение гена, а лишь частичное. Это явление было названо учеными «ступенчатым аллеломорфизмом» (термин «аллеломорф» является синонимом термину «аллель»).

Так впервые на повестке дня был поставлен вопрос о дробимости гена, о возможности его внутренних изменений. Как показало время, в последующем это явление будет не только подтверждено, но и доказана его молекулярная природа. Ведь отрезок ДНК, несущий функцию гена, может быть изменен путем замены одного или нескольких нуклеотидов (составной части нуклеиновой кислоты, выполняющей важнейшие функции при хранении и передаче генетической информации), делеции (делеция — потеря одного из участков хромосомы), вставки дополнительных нуклеотидов. И хотя все это стало известно только в 50-х годах, принцип дробимости гена был открыт генетическими методами (с помощью воздействия ионизирующей радиации еще в конце 20-х годов.

Другой пример изучения действия ионизирующей радиации на клетку и возникновение мутаций относится к статистическим закономерностям. Каковы количественные закономерности возникновения мутаций под влиянием радиации? Наконец, по какому принципу они возникают?

За разрешение этих загадок взялся еще в начале 30-х годов выдающийся генетик Н. В. Тимофеев-Ресовский с коллегами. В совместных работах с физиками он исходил из предположения, что клетка имеет генетические мишени и мутация возникает только в тех случаях, когда энергия облучения достигает этих молекул — мишеней. На этой основе были разработаны статистические закономерности так называемого «принципа попадания».